先进极高频卫星成功发射 美信息化战争有了总指挥

来源:科技日报

近日，美国空军新一代通信卫星，即第五颗“先进极高频”（AEHF-5）卫星，由近期重组的太空和导弹系统中心组织实施首次发射。AEHF-5卫星，比之前的“军事星”（Milstar）军事通信卫星星座，每秒的信息传输量提升10多倍，达到430兆比特/秒以上，并且具有抗电子干扰、抗反卫星武器打击等受保护功能。一颗AEHF卫星可提供的容量，超过所有5颗“军事星”的总和，旨在帮助取代美国军方老化的“军事星”星座。

美国计划发射6颗AEHF卫星，目前已发射5颗。第一、二、三、四颗AEHF卫星，分别于2010年、2012年5月、2014年9月、2018年10月依次发射入轨，部署在距地球约3.6万千米的地球静止轨道上。美国空军太空和导弹系统中心领导表示：“AEHF的任务是为军队在地面、海上和空中的高优先级资产提供可生存的受保护通信。”

通信，特别是军事通信，被称为信息化战争的“神经系统”。通信技术经历了运动通信、简易信号通信、电通信、光通信、量子通信等发展阶段。目前普遍采用的是电通信，光通信也日益普遍。

目前，AEHF卫星采用的还是无线电通信，其波段主要在特高频、超高频或极高频。

当前，美国军用通信卫星可分为宽带、受保护和窄带3类。“宽带系统”强调大容量；“受保护系统”着重抗干扰特性、保密性及核生存能力；“窄带系统”则重点支持需要语音或低数据率通信的用户，以及移动用户和小型终端的用户。美国大力建造的“军事星”和AEHF星属于“受保护系统”类通信卫星。

“军事星”——美国打造的第一、第二代通信卫星，在很大程度上提高了美国在极端情况下的可靠指控能力。20世纪80年代，“军事星”系统开始研制，是世界上第一个采用了极高频、快跳频等新技术的通信卫星系统。“军事星”最初的用途是为美军提供在核冲突中或在受敌攻击状态下的应急通信系统，为了防止太空核爆的打击，它具有抗核加固能力，能防御在500米左右爆炸的战术核弹头的热辐射、高能粒子破坏。此外，“军事星”还具备自主控制能力，能在地面控制站长时间无法对其发出控制指令的情况下，仍然自动保持工作状态。

AEHF卫星是美国打造的第三代通信卫星，极大地增强了美军的体系作战能力。AEHF卫星采用了“军事星”上已有的扩频、调频、星间链路和星上处理等技术，具有非常强的战场生存能力，特别是减小了对地面支持系统的依赖程度，降低了地面破坏攻击的可能性。即便地面控制站被破坏，整个系统仍能自主工作半年以上。

相比“军事星”，AEHF卫星优点可谓多多。天线能力强大。为增强数据传输能力和信号质量，AEHF采用了相控阵天线技术，一共携带有14部不同频段、不同用途的天线；兼容性良好。AEHF使用“电子管功放器”取代了“行波管放大器”，提高保真度的同时降低了功率传输门限，以确保和上一代卫星系统的兼容性；运用新材料。AEHF卫星的相控阵天线采用的半导体材料是由新研制的铟-磷化物构成的，该器件的噪声更低，使得通信信号更加清晰；数据传输率高。第1代“军事星”极高频通信速率为75千比特／秒，第2代“军事星”为100兆比特／秒，而AEHF超过1吉比特／秒。这样的传输速率可允许战术通信系统传输准实时视频、战场地图和目标数据。具体来说，第一代军事星传输“战斧”巡航导弹的任务命令需要100秒，传输1.1兆大小的空中任务命令需要1.02小时，传输1幅侦察卫星拍摄的可见光图像（24兆）需要22.2小时，第二代军事星传输上述数据分别只需花费0.16秒、5.7秒和2.07分钟，而AEHF也只需0.03秒、1.07秒、23.6秒；可传输雷达图像。如“全球鹰”无人侦察机拍摄的雷达图像，AEHF可以进行实时图像回传，而“军事星”则无法满足雷达图像回传的要求；可支持多型终端AEHF能在任何时候提供世界范围内的军事应用，并兼容现有的“军事星”系列终端，支持提供机载，舰载，车载和便携终端，从而建立了一个通用的开放式、覆盖天基地基的综合应用体系。

当前，美国已经考虑研制激光卫星通信，并作为美国“全球信息栅格带宽扩展”计划的天基部分，其也将会是美国情报、国防和航天三类机构共享的下一代空间通信基础设施。（孙忠谔 空军某部研究员级高工）

一文读懂高频高速线缆

随着带宽的增长和速度的不断加快，传统的PCB解决方案正在达到极限。DAC高频高速线缆解决方案缓解了热量和信号完整性问题，同时允许系统达到更高的性能水平。 在当今数据驱动的世界中，交换机、服务器和路由器硬件制造商不断受到互联网服务和网络提供商的挑战（以及他们在金融、学术和研究机构的客户的挑战）：需提供更高容量、更快速度和更大整体带宽的硬件。芯片制造商正在用56G和112G芯片组来满足这一需求。然而，这些信号传输速度超越了传统PCB解决方案（高性能电路板层板、信号重定时器等）的性能和应用局限性，迫使硬件架构师在设计中寻找新方法来提供更高的速度

解决方案是采用DAC高频高速线缆。这不仅可以满足电气和机械系统的要求，还可以满足大多数高性能系统设计中日益具有挑战性的信号完整性（SI）和热要求。这些产品创建了从系统外部端口的连接器到芯片附近的连接点或直接安装在芯片封装本身上的连接点的直接、高性能互连。这种方法为信号创建了一个“立交桥”——绕过PCB，显著降低整体信号损失。并且这种设计还消除了对昂贵的低损耗的PCB层压板和耗电、发热信号重定时器的需求。

什么是DAC高频高速线缆？

DAC高频高速线缆（DirectAttachCable）一般译为直接电缆或直连铜缆，通常是以固定长度采购、两端带有固定接头的线缆组件，不可更换端口，模块头和铜缆不能分离。广泛应用于存储区域网络、数据中心和高性能计算机连接。DAC高速线缆包括三个组件：IO接口（外部IO、背板）、高性能差分对大容量电缆，以及用于近芯片或封装安装的高密度、低剖面IO连接器系统。外部IO通常是行业标准的连接器接口，如SFP、QSFP、QSFPDD和OSFP，并且可以采用单端口、组合或堆叠框架配置。这些连接器可以根据需要定制，包括散热器和光管。高速差分对电缆可支持56G、112G和预期的224G信令速度，并可定制为任意长度。

DAC高频高速线缆结构

以镀银导体和发泡绝缘芯线为材料，采用线对屏蔽及总屏蔽的方式，从而构成了高速线缆。高速线缆具有优良的衰减性能、低延时以及抗干扰性，可以实现高频宽带传输，有30~24AWG的规格以及2P、4P或8P等多种结构，可应用在多种不同的应用场合。

DAC高频高速线缆分类

1、10G SFP＋转SFP+DAC,

10GSFP＋转SFP＋DAC采用的是无源式双轴电缆组件，并直接连接到SFP＋模块，具有高密度、低功率、低成本和低延时的特点。

2、40G QSFP＋转QSFP+DAC

40GQSFP＋转QSFP+DAC提供了一个极具成本效益的方式来建立内部机架和跨机架QSFP＋交换机端口之间的40G链路，使接入层上行到核心的主干链路提升到4OG/100G，以其高速率、低延时的特点被广泛应用于高速骨干网、企业网络交换和网络存储。

3、40G QSFP＋转4*SFP+DAC

QSFP＋转4*SFP+DAC的一端是40GQSFP＋接口，符合SFF一8436要求，另一端是4个1OGSFP＋接口，符合SFF一8432要求，中间通过12芯的MPO高密度光缆连接，然后根据客户对于两端线缆长度的需求，在MPO线缆中间加入分支器，实现一路40G光信号分为四路10G信号，是最经济简单的实现交换机端口转换。

4、40G QSFP＋转4*XFPDAC

40GQSFP＋转4*XFP+DAC的一端是1个40GQSFP＋接口，另一端是4个10GXFP接口。由于XFP光模块没有DAC铜缆标准，设备传输的信号补偿低，电缆本身的损耗很大，因此只能做短距离传输，一般只能做2m以内的距离，实现40GQSFP＋接口到XFP端口的互连。

5、25G SFP28转SFP28DAC

25GSFP28转SFP28DAC可为客户提供25G高带宽的数据互联能力，符合IEEEP802.3by以太网标准和SFF一8402SFP28，被广泛应用于数据中心或超算中心系统场景中。

6、100G QSFP28转QSFP28DAC

100GQSFP28转QSFP28DAC可为客户提供100G高带宽的数据互联能力，提供4路双工通道，每通道工作速率可支持到25Gb/s，汇聚带宽为100Gb/s，符合SFF一8436规范，应用于QSFP28端口的设备之间的连接。

7、100G QSFP28转4*SFP28DAC

100GQSFP28转4SFP28DAC其中一端为100GQSFP28接口，另一端为4个25GSFP28接口，可为客户提供，100G高带宽的数据互联能力，符合SFF一8665/SFF一8679、IEEE802.3bj和InfinibandEDR标准，广泛应用于数据中心或超算中心系统场景中。

DAC高频高速线缆应用

DAC一般用于数据中心机房的交换机上，DAC可以是有源的，也可以是无源的，而AOC都是有源的。

DAC高频高速线缆优势

1、高性能：适用于数据中心的短距离布线，使用范围广，集成方案交换能力强；

2、节能环保：高速线缆内部材质是铜芯，铜缆的自然散热效果好，节能环保；

3、低功耗：高速线缆功耗低。由于无源电缆不需要电源，耗电量几乎为0；

4、低成本：铜缆价格与光纤相比低很多，因此，使用高速线缆能够大大降低整个数据中心的布线成本。

结语

电子谷高频高速线缆以高性价比、高效能、高速率、高复合以及低损耗等显著优点被越来越多的用户所接受使用，并成为高速数据通信解决方案的首选。态路通信供应的高速线缆均通过了多种高质检测，同时还有系统解决方案可提供给用户，为用户构建完善更高速的网络系统。

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